【題目】氮化鋁(AlN)是一種新型無機(jī)材料,廣泛應(yīng)用于集成電路、陶瓷等生產(chǎn)領(lǐng)域。工業(yè)上由氧化鋁與焦炭在氮氣流中高溫制得:Al2O3+3C+N22AlN+3CO。請回答:

(1)上述反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比___________________。

(2)制得的氮化鋁產(chǎn)品中常含有Al4C3Al2O3C等雜質(zhì),已知:

稀硫酸(過量)

NaOH溶液(過量)

AlN

2AlN+4H2SO4=Al2(SO4)3+(NH4)2SO4

AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3

Al4C3

Al4C3+6H2SO4=2Al2(SO4)3+3CH4

Al4C3+4NaOH+4H2O=4NaAlO2+3CH4

為測定產(chǎn)品中AlNAl4C3的含量,設(shè)計了如下兩套實驗裝置(在通風(fēng)櫥進(jìn)行,可適當(dāng)微熱,忽略空氣中水蒸氣、CO2的影響及NH3在強(qiáng)堿性溶液中的溶解)

裝置I、II在反應(yīng)前后的質(zhì)量差分別為m1 gm2 g,則m g產(chǎn)品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______(用含m、m1m2的代數(shù)式表示)。

(3)取裝置I中反應(yīng)后的濾液,先加入少量(NH4)2SO4溶液,然后依次進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、用少量酒精洗滌、濾紙吸干,得到銨明礬晶體[NH4Al(SO4)2·12H2O]

①蒸發(fā)濃縮操作時,除需鐵架臺(帶鐵圈)、酒精燈、坩堝鉗、玻璃棒外,還需要_______(填儀器名稱);蒸發(fā)濃縮的操作;小火加熱,不斷攪拌,_________。

②用少量酒精洗滌的目的__________________________。

(4)已知:25℃時,Kw=1.0×10-14,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Kb(Al(OH)3]=1.4×10-9

NH4Al(SO4)2溶液中離子濃度由大到小的順序_________________。

(NH4)2SO4溶液中存在水解平衡,則水解平衡常數(shù)為_____________。

【答案】 1:3 [41(m2-m1)/17m]× 100% 蒸發(fā)皿 當(dāng)液面上出現(xiàn)晶膜時停止加熱 洗去晶體表面附著的水分 c(SO42-)>c(NH4+)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-) 5.6×10-10

【解析】(1)根據(jù)反應(yīng)Al2O3+N2+3C2AlN+3CO,反應(yīng)中氮元素化合價從0價變化為-3價,做氧化劑,被還原為AlN,碳元素化合價從0價變化為+2價,做還原劑,被氧化為一氧化碳,所以氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:3;故答案為:1:3;

(2)根據(jù)發(fā)生的反應(yīng):裝置I中發(fā)生2AlN+4H2SO4=Al2(SO4)3+(NH4)2SO4Al4C3+6H2SO4=2Al2(SO4)3+3CH4,則生成甲烷的質(zhì)量為m1g,裝置II中發(fā)生AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3、Al4C3+4NaOH+4H2O=4NaAlO2+3CH4,生成的甲烷和氨氣的質(zhì)量之和為m2 g,則生成氨氣的質(zhì)量為(m2- m1)g,因此AlN的質(zhì)量為×41g/mol=g,因此mg產(chǎn)品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=×100%,故答案為: ×100%;

(3) ①蒸發(fā)濃縮操作時,除需鐵架臺(帶鐵圈)、酒精燈、坩堝鉗、玻璃棒外,還需要蒸發(fā)皿;蒸發(fā)濃縮的操作;小火加熱,不斷攪拌,當(dāng)液面上出現(xiàn)晶膜時停止加熱,故答案為:蒸發(fā)皿;當(dāng)液面上出現(xiàn)晶膜時停止加熱;

②用少量酒精洗滌,可以洗去晶體表面附著的水分,同時可以減少銨明礬晶體的損失,故答案為:洗去晶體表面附著的水分;

(4)根據(jù)Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Kb(Al(OH)3]=1.4×10-9可知,堿性NH3·H2O Al(OH)3,則NH4Al(SO4)2溶液中Al3+水解程度大于NH4+,溶液顯酸性,離子濃度由大到小的順序為c(SO42-)>c(NH4+)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-),故答案為:c(SO42-)>c(NH4+)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-);

(NH4)2SO4溶液中存在水解平衡,則水解平衡常數(shù)K===5.6×10-10,故答案為:5.6×10-10。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,含F(xiàn)e2O3等雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如下:

已知:2Al2O34Al+3O2↑。

(1)操作Ⅱ的名稱___________,用到的玻璃儀器有_______________。

(2)X是___________,操作Ⅱ通入過量CO2的離子方程式:______________________________________。

(3)沉淀A的主要成分是________,在生活中有什么應(yīng)用:________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】氮的固定意義重大,氮肥的大面積使用提高了糧食產(chǎn)量。

(1)目前人工固氮有效且有意義的方法是_______________(用一個化學(xué)方程式表示)。

(2)自然界發(fā)生的一個固氮反應(yīng)是N2(B)+O2(g) 2NO(g),已知N2、O2、NO三種分子中化學(xué)鍵斷裂所吸收的能量依次為946kJ·mol-1、498kJ·mol-1、632kJ·mol-1,則該反應(yīng)的△H=____kJ·mol-1。

(3)恒壓100kPa時,反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)中NO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系曲線如圖1,反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)中NO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系曲線如圖2。

①圖1中A、B、C三點表示不同溫度、壓強(qiáng)下2NO(g)+O2(g)2NO2(g)達(dá)到平衡時NO的轉(zhuǎn)化率,則____________點對應(yīng)的壓強(qiáng)最大。

②恒壓100kPa、25℃時,2NO2(g) N2O4(g)平衡體系中N2O4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為______________,列式計算平衡常數(shù)Kp=____________。(Kp用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))

(4)室溫下,用往射器吸入一定量NO2氣體,將針頭插入膠塞密封,然后迅速將氣體體積壓縮為原來的一半并使活塞固定,此時手握針筒有熱感,繼續(xù)放置一段時間。從活塞固定時開始觀察,氣體顏色逐漸__________(填“變深”或“變淺”),原因是________________。[已知2NO2(g)N2O4(g)在幾微秒內(nèi)即可達(dá)到化學(xué)平衡]

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】請根據(jù)下列有關(guān)規(guī)定的情景填空。

(1)①下圖是除去氧化膜的鎂條投入稀鹽酸中產(chǎn)生氫氣的速率隨時間的變化關(guān)系,曲線前段出現(xiàn)高峰的主要影響因素是________。

②下圖是過氧化氫在酶的催化作用下分解速率隨溫度的變化關(guān)系,曲線后段明顯下降的主要影響因素是__。

(2)利用光能和光催化劑,可將CO2和H2O(g)轉(zhuǎn)化為CH4和O2。紫外光照射時,在不同催化劑(I、II、III)作用下,CH4產(chǎn)量隨光照時間的變化見圖。在0~15小時內(nèi),CH4的平均生成速率I、II和III從大到小的順序為_________(填序號)。

(3)以TiO2/Cu2Al2O4為催化劑,可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率的關(guān)系見圖。

①250~300℃時,溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_____________。

②當(dāng)溫度的取值范圍在________時,溫度是影響乙酸的生成速率的主要因素。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】亞硫酸鈉在印染、造紙等眾多行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。研究小組用Na2CO3溶液吸收SO2制備Na2SO3。其實驗流程如下:

查閱資料可知,向碳酸鈉溶液通入二氧化硫的過程中,溶液中有關(guān)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化如右圖是所示。

1)右圖中的線2表示的組分為 (填化學(xué)式)

(2)實驗時,反應(yīng)II中加入NaOH溶液的目的是 (用化學(xué)方程式表示)

(3)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品中Na2SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)97.0%為優(yōu)等品,93.0%為一等品。為了確定實驗所得產(chǎn)品的等級,研究小組采用了兩種方法進(jìn)行測定。

方法I:稱取2.570g產(chǎn)品,用蒸餾水溶解,加入足量的雙氧水使Na2SO3完全氧化生成Na2SO4,再加入過量的BaCl2溶液,所得沉淀經(jīng)過過濾、洗滌、干燥后稱量,質(zhì)量為4.660g,通過計算確定產(chǎn)品中Na2SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(寫出計算過程)

方法II:稱取1.326g產(chǎn)品,配成100mL溶液,取25.00mL該溶液,滴加0.1250mol/L I2溶液,恰好使Na2SO3完全氧化生成Na2SO4時,消耗I2溶液20.00mL。通過計算確定產(chǎn)品中Na2SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(寫出計算過程)

判斷Na2SO3產(chǎn)品的等級,并說明理由。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】7.90gKMnO4,加熱分解后剩余固體7.42g。該剩余固體與足量的濃鹽酸在加熱條件下充分反應(yīng),生成單質(zhì)氣體A,產(chǎn)物中錳元素以Mn2+存在。

請計算:

1KMnO4的分解率_______________。

2氣體A的物質(zhì)的量_____________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列各組物質(zhì)中,物質(zhì)之間通過一步反應(yīng)就能實現(xiàn)圖示變化的是

物質(zhì)編號

物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系

a

b

c

d

NO

NO2

N2

HNO3

Na2O

Na2O2

Na

NaOH

FeCl2

FeCl3

Fe

CuCl2

Al2O3

NaAlO2

Al

Al(OH)3

A. ①②③ B. ③④

C. ①③④ D. ②④

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在下列曲線中,縱坐標(biāo)表示生成Al(OH)3的質(zhì)量,橫坐標(biāo)表示加入試劑的體積。下列敘述中不正確的是( )

A. 圖①可表示向NH3·H2O中滴加AlCl3溶液至過量

B. 圖②可表示向NaOH與NaAlO2的混合溶液中通入CO2至過量

C. 圖③可表示向NaOH與NaAlO2的混合液中滴加HCl溶液至過量;而圖④可表示向鹽酸酸化的AlCl3溶液中滴加NaOH至過量

D. 圖⑤可表示向MgCl2和AlCl3的混合液中滴加NaOH溶液至過量

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】為確定Na2CO3NaHCO3混合物樣品的組成,稱取四份該樣品溶于水后分別逐滴加入相同濃度鹽酸30.0 mL,充分反應(yīng),產(chǎn)生CO2的體積(已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積,不考慮CO2在水中的溶解)如下表:

(1)樣品中物質(zhì)的量之比n(Na2CO3):n(NaHCO3)=_________。

(2)鹽酸的物質(zhì)的量濃度c(HCl)=______________。

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